Направљена тканина црна као црна рупа, инспирисана перјем величанствене рајске птице

Тканина од беле мерино вуне, је прво обојена полидопамином, синтетичким обликом меланина, природног пигмента који даје боју кожи, коси и очима. Затим је убачена у плазма комору да би се створиле микроскопске, шиљате структуре назване „нанофибрили“, које веома ефикасно заробљавају светлост.

Резултат је материјал који апсорбује 99,87% светлости. „Поједини професори који су долазили док смо радили на овоме говорили су: 'То је као да гледате црну рупу'“, наводи др Лариса Шеферд, ванредна професорка на Одељењу за дизајн на Универзитету Корнел у Њујорку и главна ауторка студије о новој тканини, објављеној у часопису Nature Communications.

Истраживачи су направили прототип хаљине од овако обојене тканине, која уједно подсећа на перје величанствене рајске птице. Такође су поднели захтев за регистрацију привременог патента за материјал.

„Тренутно радимо на неким потенцијалним применама које се надамо да ћемо ускоро објавити, али једно подручје у којем сигурно видим могућност са његовим тренутним својствима је луксузна мода“, додаје проф. Шеферд.

Унапређење природе

Перје величанствене рајске птице постиже своју дубоко црну нијансу захваљујући барбулама богатим меланином, ситним влакнима сличним длачицама које скрећу светлост ка унутра. Познато је и да неке врсте риба и лептира имају ову врсту црне боје.

У покушају да произведу тканину која има својства перја ове птице, истраживачи су отишли корак даље, повећавајући угао из којег се тканина може видети као јако црна на око 120 степени. Како су истраживачи навели у својој студији, то је побољшање у односу на перје рајске птице, које може изгледати светлије ако се не гледа директно, као и на постојеће јако црне тканине.

Кључ за угао гледања је процес нагризања, који огрубљује структуру тканине помоћу електрично наелектрисаног гаса. Неправилна влакна која ствара гас заробљавају светлост, чинећи да се она одбија уместо да упија.

У поређењу са постојећим црним текстилом, кажу истраживачи, нова тканина је прозрачнија и флексибилнија: „Желели смо природни материјал“, напомиње коаутор студије и докторанд Универзитета Корнел ,Хансади Џајамаха. „Вуна није била наш први избор – почели смо са свилом, али због хемије између полидопамина и вуне, успели смо да од ње направимо најтамнији материјал.“

Још једна предност полидопамина је то што је његова производња исплативија од сложене микроскопске угљеничне наноструктуре која се користи у „Вантаблеку“: „Користимо само вуну и полидопамин, тако да је у поређењу са процесом производње угљеничних наноцеви, то јефтиније, а процес је једноставнији“, додаје Џајамаха, напомињући да би будуће оптимизације могле још више да смање трошкове.

Одећа направљена од нове тканине не би само изгледала интензивно црно, већ би имала и побољшана терморегулациона својства, према речима Кјуина Парка, такође коаутора и докторанда Универзитета Корнел: „Ако носите потпуно интензивно црну одећу, осећали бисте се нормално у затвореном простору, али ако изађете на сунце, апсорбовали бисте више светлости као топлотну енергију, што би омогућило да вам се тело брже загреје“, објашњава Парк.

„За почетак, можемо да контролишемо колико ћемо тог интензивно црног текстила да ставимо на одевне предмета. Тако да на пример можемо да покријемо само предео рамена или леђа, где се највише знојите. У тим областима је у реду да вам буде топлије, јер када једном почнете да се знојите, то ствара оно што се назива испаривачким хлађењем, веома брз метод преноса топлоте који се редовно користи за спортску одећу.“

Друге потенцијалне примене укључују камуфлажу и употребу за коју су интензивно црни премази добри, као што су соларни панели, камере и у ваздухопловству, укључујући телескопе и сателите. „Интензивно црни текстил апсолутно има потенцијал да се користи у овим областима, али једноставна замена премаза, иако економичнија, не би била вероватна, посебно код соларних панела због тренутних услова обраде“, напомиње професорка Шеферд, и додаје да још увек постоје изазови које треба решити како би се тканина уградила у ове системе.

Шира примена интензивно црне боје

Марк Андре Мајерс, истакнути професор науке о материјалима на Универзитету Калифорније у Сан Дијегу, који није био укључен у рад, рекао је да су аутори тражили инспирацију у јединственом својству перја: барбулама које, на микрометарском нивоу, могу да интерагују са светлошћу и производе низ боја, укључујући интензивно црну: „Ово је креативан и нов приступ од великог значаја“, рекао је за Си-Ен-Ен.

Рави Силва, стручњак за истраживање јако црних премаза и директор Института за напредну технологију на Универзитету у Сарију у Енглеској, који такође није учествовао у раду, сматра да интеграција интензивно црне технологије у носиве уређаје најављује будућност напредних терморегулишућих тканина и флексибилних соларних интерфејса.

„Овај биомиметички приступ решава инжењерски изазов чињења супертамних материјала довољно робусним за одећу, демократизујући приступ високоперформансним нанотекстурама за разноврсне уметничке и техничке примене.“

Откриће да плазма третман може да ствиру структуре које задржавају светлост у вуни је велики корак напред, према речима Кунијакија Амемије, истраживача у Националном институту за напредну индустријску науку и технологију (AIST) у Јапану.

„Употреба пигмента сличног меланину као црне боје такође је била одлична идеја“, рекао је Амемија, који није био део студије, за Си-Ен-Ен, додајући да иако већ постоје друге интензивно црне тканине, ова нова је скоро дупло дебља, што значи да има мекшу текстуру.

Међутим, упозорио је да би излагање води могло бити проблем: „И у овој студији, чини се да су перформансе донекле угрожене након прања“, закључио је. „Поред тога, плазма третман неопходан за преношење наноструктура вероватно ће бити препрека за масовну производњу. Превазилажење ових изазова проширило би опсег примене.“